ไคโตซาน: ประโยชน์ การประยุกต์ใช้ และอื่นๆ

•อะไรคือ ไคโตซาน?

ไคโตซาน(CS) เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ธรรมชาติที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับสองในธรรมชาติ ส่วนใหญ่สกัดได้จากเปลือกของสัตว์จำพวกกุ้งและปู ไคติน ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักคิดเป็นสัดส่วนถึง 27% ของขยะแปรรูปกุ้งและปูทั้งหมด และผลผลิตทั่วโลกต่อปีมากกว่า 13 ล้านตัน การสกัดแบบดั้งเดิมต้องผ่านกระบวนการ 3 ขั้นตอน ได้แก่ การชะล้างด้วยกรด (การละลายแคลเซียมคาร์บอเนต) การต้มด้วยด่างเพื่อกำจัดโปรตีน และกระบวนการดีอะเซทิเลชันด้วยด่างเข้มข้น 40-50% จนได้ของแข็งสีขาวที่มีระดับดีอะเซทิเลชันมากกว่า 70%

ความก้าวหน้าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการพัฒนาไคโตซานจากเชื้อรา ไคโตซานที่สกัดจากเชื้อรา เช่น เห็ดหลินจือ โดยวิธีเอนไซม์ มีระดับการดีอะเซทิลมากกว่า 85% มีน้ำหนักโมเลกุลเพียง 1/3 ของน้ำหนักโมเลกุลของกุ้งและปู (ประมาณ 8-66 กิโลดาลตัน) และไม่มีโปรตีนที่ก่อให้เกิดภูมิแพ้ และความเข้ากันได้ของเซลล์ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ7 คณะทำงานของสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรแห่งประเทศจีน (CAS) ยืนยันว่าวิธีการสกัดแบบไฮบริดระหว่างเชื้อราและไคโตซานสามารถควบคุมความเบี่ยงเบนของน้ำหนักโมเลกุลได้ภายใน ±5% ซึ่งช่วยแก้ปัญหาความผันผวนตามฤดูกาลของวัตถุดิบทางทะเล

•ประโยชน์ของมันคืออะไรไคโตซาน ?

ความสามารถในการแข่งขันหลักของไคโตซานมาจากกลุ่มอะมิโนและไฮดรอกซิลอิสระบนสายโมเลกุล ซึ่งก่อตัวเป็น "กล่องเครื่องมือโมเลกุล" ที่ไม่ซ้ำใคร:

การตอบสนองอัจฉริยะ:การโปรตอนเนชันของกรดอะมิโนช่วยให้ไคโตซานละลายได้ในสภาพแวดล้อมที่มีกรด ทำให้สามารถปลดปล่อยสารที่มี pH ที่ถูกควบคุมได้ (เช่น ประสิทธิภาพในการปลดปล่อยยาต้านมะเร็ง doxorubicin ที่ pH 5.0 ในสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกนั้นสูงกว่าสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยาถึง 7.3 เท่า)

การยึดเกาะทางชีวภาพ:ประจุบวกจะรวมตัวกับประจุลบของเยื่อบุเพื่อยืดระยะเวลาการกักเก็บยาในช่องปากและทางเดินอาหาร และการยึดเกาะของเยื่อบุจะเพิ่มขึ้น 3 เท่าหลังการปรับเปลี่ยนไทโอเลชัน

การทำงานร่วมกันเชิงนิเวศ:ไคโตซานสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ด้วยไลโซไซม์ (ตัวอย่างที่มีการดีอะเซทิลสูงจะสูญเสียน้ำหนัก 78% ใน 72 ชั่วโมง) และผลิตภัณฑ์จากการย่อยสลายจะเข้าร่วมในวงจรคาร์บอนและไนโตรเจนในดิน

กลไกการต่อต้านแบคทีเรียมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ:ไคโตซานที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำทำลายความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มแบคทีเรีย และเส้นผ่านศูนย์กลางของโซนยับยั้ง Escherichia coli และ Staphylococcus aureus คือ 13.5 มม. ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระยังสามารถทำให้ปฏิกิริยาของออกซิเจนที่เกิดจากความเครียดจากยาฆ่าแมลงเป็นกลางได้ โดยลดปริมาณมาโลนไดอัลดีไฮด์ในผักโขมที่ได้รับการบำบัดด้วยคลอร์ไพริฟอสลง 40%

•การประยุกต์ใช้คืออะไรไคโตซาน-

1. ชีวการแพทย์: จากการเย็บแผลสู่ผู้พิทักษ์วัคซีน MRNA

ระบบการส่งมอบอัจฉริยะ: ประสิทธิภาพการถ่ายยีนของนาโนคอมเพล็กซ์ CS/pDNA สูงกว่าไลโปโซม 2 ลำดับความสำคัญ ทำให้กลายเป็นที่นิยมในหมู่ผู้พกพายีนที่ไม่ใช่ไวรัส

การซ่อมแซมบาดแผล: เจลคอมโพสิตไคโตซาน-กลูแคนจากเห็ดหลินจือช่วยลดเวลาในการแข็งตัวลง 50% และโครงสร้างที่มีรูพรุนสามมิติช่วยเร่งการสร้างเนื้อเยื่อเม็ดเลือดใหม่

ความเสถียรของวัคซีน: สารป้องกันแบบแห้งเยือกแข็งไคโตซานทำให้มีอัตราการคงอยู่ของกิจกรรมของวัคซีน mRNA เกิน 90% ที่อุณหภูมิห้อง ช่วยแก้ปัญหาการขนส่งแบบห่วงโซ่ความเย็น

2. เกษตรสีเขียว: กุญแจสำคัญทางนิเวศวิทยาในการลดการใช้ปุ๋ย

ไคโตซานปุ๋ยเคลือบปลดปล่อยสารควบคุม (CRFs) เพิ่มประสิทธิภาพด้วยกลไก 3 ประการ:

การปล่อยแบบกำหนดเป้าหมาย: นาโนฟิล์มกราฟีนออกไซด์/ไคโตซานปล่อยไนโตรเจนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 60 วันในดินที่เป็นกรด และอัตราการใช้ประโยชน์สูงกว่ายูเรียเคลือบกำมะถัน 40%

ความต้านทานต่อความเครียดของพืช: กระตุ้นให้พืชสังเคราะห์ไคติเนส ทำให้ผลผลิตของมะเขือเทศเพิ่มขึ้น 22% ในขณะที่อัตราการผลิต O₂⁻ ลดลง

ปรับปรุงดิน : เพิ่มปริมาณอินทรียวัตถุ 1.8 เท่า ขยายชุมชนแอคติโนไมซีต 3 เท่า และย่อยสลายหมดภายใน 60 วัน โดยไม่ตกค้าง

3. บรรจุภัณฑ์อาหาร: การปฏิวัติการถนอมอาหารของฟิล์มคอมโพสิตโปรตีนแมลง

ทีมนวัตกรรมของสถาบันวิทยาศาสตร์การเกษตรแห่งประเทศจีนได้รวมไคโตซานด้วยโปรตีนจากหนอนนกและสารสกัดเอทานอลโพรโพลิส:

คุณสมบัติเชิงกล: ความแข็งแรงแรงดึงเพิ่มขึ้น 200% และชั้นกั้นไอน้ำได้ถึง 90% ของฟิล์มที่ทำจากปิโตรเลียม

ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย: อัตราการต้านเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้สตรอเบอร์รี่เน่าเสียเกิน 99% อายุการเก็บรักษาขยายเป็น 14 วัน และอัตราการย่อยสลายทางชีวภาพอยู่ที่ 100%

4. การพิมพ์และการย้อมสิ่งทอ: วิธีแก้ปัญหาแบบธรรมชาติสำหรับโพลีเอสเตอร์ป้องกันไฟฟ้าสถิต

การบำบัดด้วยด่างรีดักชัน ทำให้เกิดหลุมและหมู่คาร์บอกซิลบนพื้นผิวโพลีเอสเตอร์ หลังจากไคโตซานถูกเชื่อมขวางด้วยกรดทาร์ทาริกแล้ว:

ป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ถาวร: ค่าความต้านทานลดลงจาก 10¹²Ω เป็น 10⁴Ω และความชื้นที่ได้รับยังคงอยู่ที่ 6.56% หลังจากการซัก 30 ครั้ง

การดูดซับโลหะหนัก: ประสิทธิภาพการคีเลต Cu²⁰ ในน้ำเสียจากการพิมพ์และการย้อมสีอยู่ที่ >90% และมีต้นทุนอยู่ที่ 1/3 ของเรซินสังเคราะห์

•NEWGREEN จัดหาสินค้าคุณภาพสูงไคโตซานผง